Funcionamiento de los motores de corriente continua en serie y sus aplicaciones

Hay dos tipos de motores de corriente continua según su construcción: los autoexcitados y los excitados por separado. Asimismo, los motores autoexcitados se clasifican en tres tipos: motor de corriente continua en serie, motor de corriente continua en derivación y motor de corriente continua compuesto. Este artículo presenta una visión general del motor en serie, cuya función principal es convertir la energía eléctrica en energía mecánica. El principio de funcionamiento de este motor depende principalmente de la ley electromagnética, que establece que siempre que se forma un campo magnético en la región del conductor de corriente y coopera con un campo externo, se puede generar un movimiento de rotación. Una vez puesto en marcha, el motor en serie proporcionará la mayor velocidad y el menor par a una velocidad alta.

¿Qué es el motor en serie de corriente continua?

El motor de corriente continua en serie es similar a cualquier otro motor porque su función principal es convertir la energía eléctrica en energía mecánica. El funcionamiento de este motor depende principalmente del principio electromagnético. Siempre que se forma un campo magnético aproximado, un conductor portador de corriente coopera con un campo magnético externo y puede generar un movimiento de rotación.

Componentes utilizados en el motor de corriente continua

Los componentes de este motor son principalmente el rotor (el inducido), el conmutador, el estator, el eje, los devanados de campo y las escobillas. El componente fijo del motor es el estator, construido con dos o más polos de electroimanes. El rotor está formado por el inducido y los arrollamientos del núcleo, que están conectados al conmutador. La fuente de energía puede conectarse a los devanados del inducido a través de una serie de escobillas conectadas al conmutador.

El rotor incluye un eje central de rotación y el devanado de campo debe ser capaz de transportar una corriente elevada: cuanto mayor sea la cantidad de corriente en el devanado, mayor será el par producido por el motor.

Por esta razón, el bobinado del motor puede hacerse con cable de gran calibre. Este hilo no permite un número elevado de torsiones. El bobinado puede hacerse con varillas de cobre macizo porque ayuda a disipar fácil y eficazmente el calor generado por un gran flujo de corriente durante el bobinado.

Esquema del motor de corriente continua en serie

En este motor, los devanados de campo y estator están acoplados en serie entre sí. En consecuencia, la corriente de armadura y la corriente de campo son equivalentes.

La enorme corriente se suministra directamente desde la fuente de alimentación a los devanados de campo. Los devanados de campo pueden transportar una corriente enorme porque tienen pocas vueltas y son muy gruesos. Normalmente, los devanados del estator están formados por varillas de cobre. Estas gruesas barras de cobre disipan muy eficazmente el calor generado por el fuerte flujo de corriente. Observa que los devanados de campo del estator S1-S2 están en serie con el inducido giratorio A1-A2.

En un motor en serie, la energía eléctrica se suministra entre un extremo de los devanados de campo en serie y un extremo del devanado del inducido. Cuando se aplica la tensión, la corriente fluye desde los terminales de alimentación a través del devanado en serie y del devanado del inducido. Los grandes conductores de los devanados del inducido y del campo son la única resistencia al flujo de esta corriente. Como estos conductores son tan grandes, su resistencia es muy baja. Esto hace que el motor consuma una gran cantidad de corriente de la fuente de alimentación. Cuando la corriente empieza a circular por los devanados del campo y del inducido, las bobinas alcanzan la saturación y producen el mayor campo magnético posible.

La fuerza de estos campos magnéticos proporciona a los ejes de los inducidos el mayor par posible. El gran par hace que el inducido comience a girar con la máxima potencia.

Control de velocidad de un motor de corriente continua en serie

El control de la velocidad de los motores de corriente continua se puede conseguir utilizando los dos métodos siguientes

• Método de control de flujo
• Método de control de la resistencia del refuerzo.

El método más utilizado es el del control de la resistencia de la armadura. Con este método, se puede modificar el flujo generado por el motor. La diferencia de flujo puede conseguirse mediante tres métodos, como los desviadores de campo, el desviador de inducido y el control de campo.

Control de la resistencia de la armadura

En el método de control de la resistencia del inducido, se puede conectar una resistencia modificable directamente en serie con la fuente de alimentación. De este modo, se puede reducir la tensión accesible a través del inducido y la caída de velocidad. Cambiando el valor de la resistencia variable, se puede conseguir cualquier velocidad por debajo de la normal. Este es el método más habitual para controlar la velocidad de los motores de corriente continua en serie.

Características de velocidad y par del motor de corriente continua en serie

En general, se consideran significativas para este motor las curvas de tres características, como el par frente a la corriente del inducido, la velocidad frente a la corriente del inducido y la velocidad frente al par. Estas tres características se determinan mediante las dos relaciones siguientes.

Ta ∝ ɸ.Ia
N ∝ Eb/ɸ

Las dos ecuaciones anteriores se pueden calcular a partir de las ecuaciones de la emf y del par. Para este motor, la magnitud de la emf de retorno puede darse con la ecuación de la emf del generador de CC, similar a Eb= Pɸ NZ / 60A. Para un mecanismo, A, P y Z son estables, por lo que N ∝ Eb/ɸ.

El Ecuación de par de los motores de corriente continua en serie è,

Par= Flujo* Corriente del inducido

T = Si * Ia

En este caso If= Ia, la ecuación se convierte en

T= Ia^2

El par del motor de corriente continua (T) puede ser proporcional a Ia^2 (cuadrado de la corriente del inducido). En la prueba de carga del motor de la serie CC, el motor debe activarse en condiciones de carga, porque si el motor puede activarse en vacío, entonces alcanzará una velocidad extremadamente alta.

Ventajas de los motores de corriente continua

El ventajas del motor de serie de corriente continua incluyen lo siguiente.

• Amplio par de torsión
• Fácil montaje y diseño sencillo
• La protección es fácil
• Rentable

Desventajas de los motores de corriente continua en serie

Las desventajas de los motores de corriente continua en serie son las siguientes

• La regulación de la velocidad del motor es bastante pobre. Cuando la velocidad de la carga aumenta, la velocidad de la máquina disminuye
• Cuando la velocidad aumenta, el par del motor de corriente continua disminuye drásticamente.
• Este motor siempre necesita la carga antes de funcionar. Por lo tanto, estos motores no son adecuados para los casos en los que la carga del motor se elimina por completo.

Así que todo esto se trata de la Motor de la serie DCestos motores son capaces de producir una enorme fuerza de rotación y par motor desde un estado de reposo. Esta característica hace que el motor de la serie sea adecuado para equipos eléctricos móviles, pequeños aparatos eléctricos, cabrestantes, polipastos, etc. Estos motores no son adecuados cuando se requiere una velocidad estable. La razón principal es que estos motores cambian con una carga inestable. Cambiar la velocidad de los motores en serie tampoco es un método fácil de aplicar. Aquí tienes una pregunta: ¿cuál es la función principal del motor de corriente continua?